مبدأ وتطبيق العاكس الشمسي

في الوقت الحاضر ، يعد نظام توليد الطاقة الكهروضوئية في الصين نظام DC بشكل أساسي ، وهو شحن الطاقة الكهربائية الناتجة عن البطارية الشمسية ، وتوفر البطارية الطاقة مباشرةً إلى الحمل. على سبيل المثال ، فإن نظام الإضاءة المنزلية الشمسية في شمال غرب الصين ونظام إمدادات الطاقة في محطة الميكروويف بعيدًا عن الشبكة كلها نظام DC. هذا النوع من النظام له بنية بسيطة وتكلفة منخفضة. ومع ذلك ، نظرًا لوجود فولتية DC المختلفة (مثل 12V ، 24V ، 48V ، وما إلى ذلك) ، من الصعب تحقيق توحيد النظام وتوافقه ، وخاصة بالنسبة للسلطة المدنية ، حيث يتم استخدام معظم أحمال التيار المتردد مع طاقة DC. من الصعب على إمدادات الطاقة الكهروضوئية توفير الكهرباء لدخول السوق كسلعة. بالإضافة إلى ذلك ، سيحقق توليد الطاقة الكهروضوئية في نهاية المطاف عملية متصلة بالشبكة ، والتي يجب أن تتبنى نموذج سوق ناضج. في المستقبل ، ستصبح أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية AC السائدة لتوليد الطاقة الكهروضوئية.
متطلبات نظام توليد الطاقة الكهروضوئية لإمدادات الطاقة العاكس

يتكون نظام توليد الطاقة الكهروضوئية باستخدام إخراج طاقة التيار المتردد من أربعة أجزاء: الصفيف الكهروضوئي ، وحكم الشحن والتفريغ ، والبطارية والعاكس (يمكن أن يحفظ نظام توليد الطاقة المتصاعد بالشبكة عمومًا البطارية) ، والعاكس هو مكون المفتاح. يحتوي الكهروضوئي على متطلبات أعلى للمزولات:

1. كفاءة عالية مطلوبة. نظرًا لارتفاع سعر الخلايا الشمسية في الوقت الحاضر ، من أجل زيادة استخدام الخلايا الشمسية وتحسين كفاءة النظام ، من الضروري محاولة تحسين كفاءة العاكس.

2. موثوقية عالية مطلوب. في الوقت الحاضر ، تستخدم أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية بشكل أساسي في المناطق النائية ، والعديد من محطات الطاقة غير مراقبة وصيانتها. وهذا يتطلب من العاكس أن يكون له بنية دائرة معقولة ، واختيار مكون صارم ، ويتطلب من العاكس أن يكون له وظائف حماية مختلفة ، مثل حماية اتصال قطبية المدخلات DC ، وحماية الدائرة القصيرة للتكييف ، وحماية التحمل الزائد ، وما إلى ذلك ، إلخ.

3. مطلوب جهد إدخال DC للحصول على مجموعة واسعة من التكيف. نظرًا لأن الجهد الطرفي للبطارية يتغير مع الحمل وشدة أشعة الشمس ، على الرغم من أن البطارية لها تأثير مهم على جهد البطارية ، فإن جهد البطارية يتقلب مع تغيير السعة المتبقية للبطارية والمقاومة الداخلية. خاصة عندما تكون البطارية شيخوخة ، يختلف جهدها الطرفي على نطاق واسع. على سبيل المثال ، يمكن أن يختلف الجهد الطرفي لبطارية 12 فولت من 10 فولت إلى 16 فولت. وهذا يتطلب من العاكس أن يعمل في DC أكبر يضمن التشغيل العادي داخل نطاق جهد الإدخال وضمان استقرار جهد إخراج AC.

4- في أنظمة توليد الطاقة الضوئية المتوسطة والكبيرة ، يجب أن يكون ناتج إمدادات الطاقة العاكس موجة جيبية مع تشويه أقل. هذا لأنه في أنظمة سعة متوسطة وكبيرة ، إذا تم استخدام طاقة الموجة المربعة ، فإن الناتج سيحتوي على مكونات أكثر توافقًا ، وسوف يولد التوافقيات الأعلى خسائر إضافية. يتم تحميل العديد من أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية مع معدات الاتصال أو الأجهزة. لدى المعدات متطلبات أعلى على جودة شبكة الطاقة. عندما يتم توصيل أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية المتوسطة والكبيرة بالشبكة ، من أجل تجنب تلوث الطاقة مع الشبكة العامة ، يلزم أيضًا إخراج تيار موجة جيبية.

يحول العاكس التيار المباشر إلى تيار بالتناوب. إذا كان الجهد الحالي المباشر منخفضًا ، فسيتم تعزيزه بواسطة محول تيار متناوب للحصول على الجهد الحالي المتناوب والتردد. بالنسبة للمزولات ذات السعة الكبيرة ، نظرًا لجهد ناقل DC العالي ، لا يحتاج ناتج التيار المتردد عمومًا إلى محول لزيادة الجهد إلى 220 فولت. في المحولات المتوسطة والصغيرة ، يكون جهد التيار المستمر منخفضًا نسبيًا ، مثل 12 فولت ، لمدة 24 فولت ، يجب تصميم دائرة التعزيز. تشمل العاكس المتوسطة والصغيرة عمومًا دوائر العاكس المدفوعة للدفع ، ودوائر العاكس الكامل للجراحة ، ودوائر العاكس الداعمة عالية التردد. تربط دوائر الضغط على المكونات المحايدة لمحول Boost بمصدر الطاقة الإيجابي ، ويتناوب أنابيب الطاقة من العمل ، وطاقة المخرجات AC ، لأن ترانزستورات الطاقة متصلة بالأرض المشتركة ، ودوائر محرك الأقراص والتحكم بسيطة ، ولأن المحول لديه حطام تسرب معين ، فإنه يمكن أن يحد من تيار الدائرة القصيرة ، وبالتالي تحسين موثوقية الدائرة. العيب هو أن استخدام المحول منخفض والقدرة على دفع الأحمال الاستقرائية سيئة.
تتغلب دائرة العاكس الجسر الكامل على أوجه القصور في دائرة الدفع. يقوم ترانزستور الطاقة بضبط عرض نبض الخرج ، وتتغير القيمة الفعالة لجهد الناتج AC وفقًا لذلك. نظرًا لأن الدائرة لديها حلقة حرة ، حتى بالنسبة للأحمال الاستقرائية ، فلن يتم تشويه شكل موجة جهد الخرج. عيب هذه الدائرة هو أن ترانزستورات الطاقة في الذراعين العلوي والسفلي لا تشترك في الأرض ، لذلك يجب استخدام دائرة محرك مخصصة أو مصدر طاقة معزول. بالإضافة إلى ذلك ، من أجل منع التوصيل المشترك لأذرع الجسر العلوي والسفلي ، يجب تصميم الدائرة ليتم إيقاف تشغيلها ثم تشغيلها ، أي ، يجب ضبط الوقت الميت ، وأن بنية الدائرة أكثر تعقيدًا.

يجب أن يضيف ناتج دائرة الدفع والدائرة الكاملة جسرًا محولًا خطوة. نظرًا لأن محول التدريج كبير في الحجم ، وانخفاض في الكفاءة ، وأكثر تكلفة ، مع تطوير إلكترونيات الطاقة وتكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة ، يتم استخدام تقنية تحويل الخطوة عالية التردد لتحقيق العكس ، ويمكن أن تحقق العاكس الكثافة العالية. تعتمد دائرة التعزيز في المرحلة الأمامية لدائرة العاكس هذه بنية دفع الدفع ، لكن تردد العمل أعلى من 20 كيلو هرتز. يتبنى محول Boost مادة أساسية مغناطيسية عالية التردد ، لذلك فهي صغيرة الحجم والضوء في الوزن. بعد انعكاس التردد العالي ، يتم تحويله إلى تيار متناوب عالي التردد من خلال محول عالي التردد ، ثم يتم الحصول على التيار المباشر عالي الجهد (بشكل عام أعلى من 300 فولت) من خلال دائرة مرشح مرشح عالي التردد ، ثم مقلوبة من خلال دائرة عاكس تواتر الطاقة.

مع هذا الهيكل الدائرة ، يتم تحسين قوة العاكس بشكل كبير ، ويتم تقليل فقدان الحمل في العاكس في المقابل ، ويتم تحسين الكفاءة. عيب الدائرة هو أن الدائرة معقدة وأن الموثوقية أقل من الدائرتين أعلاه.

دائرة التحكم في دائرة العاكس

يجب تحقيق الدوائر الرئيسية للمحولات المذكورة أعلاه من خلال دائرة التحكم. بشكل عام ، هناك طريقتان تحكمان: موجة مربعة وموجة إيجابية وضعيفة. دائرة إمدادات الطاقة العاكس مع إخراج الموجة المربعة بسيطة ، منخفضة التكلفة ، ولكنها منخفضة في الكفاءة وكبيرة في المكونات التوافقية. . إخراج الموجة الجيب هو اتجاه تطوير العزف. مع تطوير تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة ، ظهرت المعالجات الدقيقة مع وظائف PWM. لذلك ، نضجت تقنية العاكس لإخراج موجة الجيب.

1. يستخدم العولات مع إخراج الموجة المربعة حاليًا في الغالب دوائر مدمجة تعديل عرض النبض ، مثل SG 3 525 و TL 494 وما إلى ذلك. لقد أثبتت الممارسة أن استخدام الدوائر المتكاملة SG3525 واستخدام FETs للطاقة حيث يمكن أن يحقق مكونات الطاقة التبديل محولات عالية الأداء نسبيًا. نظرًا لأن SG3525 لديه القدرة على دفع قدرة FETs بشكل مباشر على القدرة على الطاقة ولديه مصدر مرجعي داخلي ومكبر للصوت التشغيلي ووظيفة حماية الجهد ، وبالتالي فإن دائرةها المحيطية بسيطة للغاية.

2. يمكن التحكم في الدائرة المتكاملة للتحكم في العاكس مع إخراج الموجة الجيبية ، ودائرة التحكم في العاكس مع إخراج الموجة الجيبية بواسطة معالج دقيق ، مثل 80 C 196 MC التي تنتجها شركة Intel Corporation ، والتي تنتجها شركة Motorola. MP 16 و PI C 16 C 73 التي تنتجها شركة Mi-CRO Chip ، إلخ خلال الوقت الميت ، استخدم 80 درجة مئوية لشركة Intel 8 196 MC لتحقيق دائرة خرج موجة الجيب ، 80 C 196 MC لإكمال توليد إشارة موجة الجيب ، واكتشاف جهد ناتج التيار المتردد لتحقيق استقرار الجهد.

اختيار أجهزة الطاقة في الدائرة الرئيسية للعاكس

اختيار مكونات الطاقة الرئيسية منالعاكسمهم جدا. في الوقت الحالي ، تشمل مكونات الطاقة الأكثر استخدامًا ترانزستورز باور دارلينجتون (BJT) ، وترانزستورات تأثير حقل الطاقة (MOS-F ET) ، وترانزستورات البوابة المعزولة (IGB). T) و Thyristor (GTO) ، وما إلى ذلك ، فإن الأجهزة الأكثر استخدامًا في أنظمة الجهد المنخفضة السعة الصغيرة هي MOS ، لأن MOS FET لها انخفاض جهد في الدول وأعلى. يتم استخدام تردد التبديل لـ IG BT عمومًا في أنظمة عالية الجهد وكبيرة. وذلك لأن المقاومة التي تزيد من حالة MOS FET تزداد مع زيادة الجهد ، و IG BT في أنظمة السعة المتوسطة تشغل ميزة أكبر ، بينما في نظام السعة الفائقة (فوق 100 كيلو فولت أمبير) ، يتم استخدام GTOs عمومًا كمكونات طاقة.